双稳态双线圈永磁接触器性能分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇双稳态双线圈永磁接触器性能分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：根据笔者的实际工作，阐述了双稳态双线圈永磁机构的结构，及双稳态双线圈永磁式接触器的工作原理，在此基础上分析了它的工作特性，得出永磁接触器的节能特色。供大家参考。

关键词：双稳态双线圈；永磁机；结构分析；工作原理；特点分析

中图分类号：TM92 文献标识码：A

交流接触器是低压电气系统中使用最广泛的电器之一，用于频繁接通或分断交流电路，配合各类继电器、按钮等低压电器可实现对电动机或其他电力负载定时、联锁、顺序等控制，并具有控制容量大、可远距离操控及失压及欠压保护等特点。

交流接触器运行时线圈需通电产生电磁吸力来保持吸合状态，由于长期通电，线圈的温度升高会使线圈易烧毁， 同时交流接触器的长期工作耗能很大，此外，电网电压降低还会产生触头弹跳和噪声环境污染。

永磁接触器是一种利用永磁机构工作的新型器件，永磁机构通过将电磁铁与永久磁铁有机结合， 实现了传统机械或电磁机构的全部功能。它采用电磁操动、永磁保持的工作原理，克服了传统的电磁式接触器能耗大、工作噪声大、受电网电压影响大等缺点，永磁机构在结构上与传统电磁机构的最大区别在于合闸后线圈无需通电即可实现合闸位置保持功能，可靠性非常高的， 同时所需的操作电能非常小，并可实现免维护运行。

1双稳态双线圈永磁机构的结构分析

永磁接触器主要由永磁机构、 分合闸传动机构、 控制电路、 触头系统及灭弧装置等构成。

1—静触头 2—上静铁心 3—分闸线圈

4—塑壳 5—永久磁铁 6—动铁心 7—合闸线圈

8—下静铁心 9—触头弹簧 10—动触头

永磁机构有多种形式，本文说明双稳态双线圈永磁操动机构如上图一（注：请在上图表明图一），这种永磁机构利用电磁吸力完成分、合闸操作。它主要由静动铁心、分合闸线圈、静动触头、永久磁铁、触头弹簧等构成。双稳态双线圈永磁机构有如下结构特点：

（1）永久磁铁与动铁心固定在一起，并随之运动，双线圈双稳态永磁机构工作过程中动铁芯有两种稳定状态：分闸保持状态，当操作机构处于分闸状态时，动铁芯上方，与静铁芯上磁极紧密接触；合闸保持状态，动铁芯处于下最大位移处，与静铁芯下磁极紧密接触。

（2）有两个静铁心和两个线圈，采用不同的工作磁路分别为分、合闸操作提供驱动力，进行分、合闸操作。依靠永磁力使接触器的触头保持在分闸或合闸极限位置上；合闸是使用合闸线圈的电磁力将机构的铁心从分闸位置推到合闸位置； 分闸则是使用分闸线圈的电磁力将机构的铁心从合闸位置推到分闸位置。 无论是合闸还是分闸， 线圈产生的磁场方向都与永久磁铁的方向一致。

（3）由于合闸后动铁心依靠永久磁铁提供的磁吸力保持在合闸位置，分合闸线圈中均无电流通过，节能效果非常明显，并有效地降低了通电保持而产生的交流噪声，如永磁机构操作线圈采用直流供电方式，还可实现运行无噪声。

2双稳态双线圈永磁式接触器的工作原理

永磁式接触器不工作时，动静铁心处于释放状态，由反力弹簧来维持这种状态。

当电磁线圈通电，线圈电流在动静铁心的端面产生磁场，使动铁心从释放位置快速运动到吸合状态，由于在吸合过程中，气隙变小，电磁力变大，吸合速度增加。动铁芯紧紧的吸在静铁芯下磁极上；这种速度特性可以有效减少吸合过程中触头的烧损。

当电磁线圈断电后，吸合位置的保持由永磁体产生的磁场力来实现。在电磁吸合过程中，一方面要完成接触器由释放状态变成吸合状态的功能，同时，在吸合运动过程中电磁力和永磁力合力还为接触器的反力弹簧储能，以备接触器的释放。接触器释放时，电磁线圈通电产生与永磁体磁场方向相反的磁场，削弱永磁体产生的永磁力，配合反力弹簧驱使接触器断开。释放速度快，有效减少释放期间触头电弧的燃烧时间，提高可靠性并减小触头的烧损。

3双稳态双线圈永磁接触器的工作特性

（1）能形成合理的永磁机构磁势架构体。采用了两路并联永久磁铁构成中部磁路（两块磁铁），可达到均匀的永磁磁势，不因线圈磁势的影响而削弱磁能，实现永磁能持久不变的能量，使吸合保持与分断保持达到既稳定又相对平衡的维持过程。

（2）两组线圈构成线圈磁势的电磁制动，产生强力的吸合分断两个过程的电磁磁势，上下产生的磁势相应互补 ，使衔铁在上下移动的过程减少阻力，降低功耗，并有效回避了反磁势，削弱永磁磁势的弱点。

（3）导磁回路运用环路密封磁轭，使永磁磁势的传导顺畅。由于永磁机构设置是恒定的，导磁的轭铁材料，只要导磁率能得到满足，材料的选择可以放宽，以降低单位成本。

（4）永磁铁采用钕铁硼永磁材料，这种材料的磁能积高，被称为“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料：磁化曲线是线性的，高剩磁、高矫顽力、高磁能积、高性价比，容易加工各种尺寸及最小规格，所以设计时体积可相应减小，能达到较稳定的性能使接触器体积小型化。

4永磁接触器的节能特色

（1）无噪音、无温升

传统电磁式交流接触器工作状态下的交变电磁噪音较大，永磁式交流接触器因为电子模块内选用的是微功耗电子元件，所以在稳定工作状态的维持电流一般在微安级，最多达到毫安级。合闸状态以永磁力保持 ，从而使接触器静音。

（ 2） 节能效果明显。 依靠永磁力进行合闸保持， 使合闸线圈在接触器合闸状态下电流为零 ，比传统产品节省大量电量。

（ 3） 不受电网电压波动干扰 。在临界电压下 ， 仍然能可靠吸合，触头没有颤动现象 ， 即使电网瞬间断电或晃电时， 接触器能延时 1 ～ 3 S断开， 能够可靠躲开瞬间断电或晃电的影响，保证设备的稳定运行。

（ 4） 寿命长。永磁力在接触器使用寿命时问内几乎没有变化 ， 分、合闸速度比传统的电磁式交流接触器快 3 ～ 5倍 。 燃弧时间短，触头烧蚀小，由于长时间合闸状态线圈不耗电. 因而线圈不会被烧毁 ，延长了使用寿命，减少了维修工作量。

（ 5） 可靠性高。 采用智能式电子模块控制，分合闸集永磁力、 电磁力共同完成 ， 触头不粘连 ，运行可靠性高。

参考文献

[1]朱胜龙，朱翔，严金城. 永磁机构在接触器中的应用[J].电工电气，2009（7）.

[2]吴光，双稳态永磁操动机构在接触器上的成功实践[J].电气开关，2003（3）.

[3]汪先兵，林鹤云，房淑华，金平，毛万缚永磁接触器的发展与研究综述 ，低压电器， 2009（7）.

[4]陈德桂，刘颖异。讨论和分析近期低压电器的若干新技术（J），低压电器，2009（3）.

[5]衣怀峰. 永磁交流接触器技术分析及应用（J），中国化工装备，2008（3）.